中学物理启导式层次教学模式

中学物理启导式层次教学模式
万州区教育科学研究所初中室高中室
一、理论依据
（一）模式含义
在高初中物理教学中，根据学生不同的知识水平，学习能力及兴趣要求，将学生分成相应的：学习优等生、学习一般生、学习困难生三个层次，依照物理大纲和物理课程标准的要求，从各层次学生的实际出发，确定不同层次的教学目标，在教学活动中以因材施教为核心，以综合启发、分层引导为原则实施分层教学，分类辅导，组织不同层次的训练、检测、评价，让各类学生在学习中人人有兴趣，个个有所得，在各自的“最近发展区域”得到最充分的发展，从而较好的完成学习任务。

（二）理论依据
各国教育经验表明，任何一种设计再好的课程都难以求得学生、学科与社会三者间的完美的平衡，必须处理好普及与提高的关系。

近半个世纪的物理教学改革逐步确立了现代物理教学观，承认人的智能倾向性差异，强调获取知识的科学过程，重视能力培养。

根据初中物理新课程标准和高中物理新大纲要求，在物理教学中采取启导式层次教学法，以利于全体学生的发展。

现代教育研究表明：作为学习的主体对象是有不同的智力差异的，先天禀赋和后天发展的不同决定了每个人都拥有不同的智力结构。

教育无法改变先天因素，但是教育和环境将是导致学生具有差异性的主要原因。

教育的发展历史告诉我们，对有差异的人实施无差异的整齐划一的教育是对一部分人心智的摧残，是对另一部分人心智的压迫。

恰恰是这种貌似公平的教育，其实是在对人实施不公平的对待。

适应人的差异性发展，因材施教的进行“启发式层次教学”将是真正科学的、平等的教育，是真正符合社会发展对人才需要的多样性要求。

这种教学将在培养精英人才的同时将教育更多的面向全体，有利于全民素质的共同提高。

本实验以美国教育家布卢姆的《目标分类教学》、《掌握学习理论》，法国教育家保罗·郎格郎的“个别化教学”、“启发式教学法”，我国古代教育家有关“启发诱导”、“因材施教”等教育思想和原则为依据。

以“启发式综合教学法”为参考，以现代物理教育理论、现代教育心理学理论、素质教育理论以及新课程理念为指导。

以促进全体学生全面和谐发展，建立对科学的终身热爱和坚持个性发展的价值观。

二、教学目标
（一）让不同层次的学生就近提高，都能得到不同程度的发展，全面提高全体学生的素质。

（二）减少物理后进生，变厌学为愿学、乐学，提高普及率、合格率和优生率，既有利于普及达标，又有利于部分学生创优拔尖。

三、实施策略
中学物理启导式层次教学的一般模式（见下页图）。

（一）学生分层
高中：在高一开学后经过调研，根据学生的课堂反应和测试成绩进行分层，一般可以分为低（A）中（B）高（C）三层。

A层：学生的理科基础知识差，学生的物理思维很难建立，学习能力弱，对物理学习的兴趣低。

C层：学生理科基础好，物理学习兴趣浓，能力强，思维好，潜力大，将来高中选科时很可能选物理。

B层：是介于A、C层间的大多数学生。

所分层次并不绝对，可根据学习成绩的进退情况调整，实行弹性分层，以激发其进取心，调动其学习积极性。

初中：在初二开学后,依据每位学生在初一学年的学习成绩和充分了解到的智力及非智力情况，按学困生、中等生、优秀生分为动态的，隐性的三个层次。

中学物理启导式层次教学的一般模式
（二）教学设计分层
备好课是上好课的前提，在分层备课时，应与教与学的实际相适应，分清那些是共同目标，那些不属，确定不同层次学生的不同要求。

在设计教学过程时，旧知识导入课程的深浅程度，重难点知识讲解的坡度缓减程度，要求以A组学生的认知水平为准。

在设计问题性练习时，问题的难度要与学生的实际层次相一致。

课堂分层教学的重点是分层施教和分层练习。

在课堂教学中，对优等生以“放”为主，“放”中有“扶”，重点指导学生自学; 对中等生和学困生以“扶”为主，“扶”中有“放”，重在带领学生学习。

1、确定分层次要求的教学目标
一节课的教学目标，对教师的教和学生的学都起导向的作用，为不同层次的学生制定力所能及的教学目标，让每位学生都能有达标的喜悦。

要求学习水平较高的学生达到较高的教学目标，做相应的练习，以运用创新为重点，让他们觉得还有东西可学;对要求学习水平较低的学生以达到基础目标为主，识记归纳为重点，让中差生完成“基本教学目标”，并鼓励他们积极参与“较高教学目标”的教学活动。

设置较高一点的目标，让他们“跳一跳”后有更多的收获。

对优等生一般要求达到较高标准，能应用科学定义、性质、定理解答和解决具有综合性，有一定难难度和灵活性的练习题，对学困生一般要求达到基本标准，在切实掌握基本知识、基本技能的基础上解答后部分练习或全部习题，能完成课本中定理的推导论证，对中学生要鼓励他们向较高标准努力，教师在备课中结合各层学生的实际，分析各层学生可能存在的问题，有针对性的去解决，这样各层学生学习的兴趣才能得到保持。

在导入新课后，要让各层学生明确具体的教学目标，课上紧紧围绕各层教学目标来进行，有效减少和控制教学过程中的干扰因素和无效劳动。

2、课堂启发教学方案
“一切为了学生的终身发展”的现代教育理念要求和课程改革教学实践表明, 只分层教学不改变教法，不注重最基本的教法─启发式教学法, 也是不行的。

要贯彻启发、引导原则，不搞形式上的“启发式”, 而实为“问答式”教学。

要
明确启导式教学的根本目的在于启发学生积极思维，会思维。

启发式教学遇到的一个最大障碍是学生“启而不发”，虽原因很多，但直接原因还是教师的要求和讲授的内容脱离了学生的实际，因此搞好启发式教学的关键是要以学生的实际出发坚持“让学生跳一跳够得到的原则,”标准太高他根本不跳，标准太低，当然也不可能使学生进入积极的思维状态。

（1）启发学生学习物理的三个方面
①激发学生热爱物理，努力学习物理的积极性。

通过小实验比较结论与想象的差异。

启发学生去不断探索物理规律。

②启发学生发现问题。

开始阶段往往是教师向学生提出问题引起思考，而后逐步培养引导学生善于自己向自己提出问题，多问些为什么，让学生养成不断发现问题善于思维的习惯。

③启发学生运用物理概念和物理规律去分析问题去发现问题只是引起思考，目的还在于能正确的解决问题。

因此还要启发学生在思考中解决问题。

（2）启发学生学习物理的几种方式
①用物理实验进行启发。

物理学是以实验为基础的科学，进行物理实验既是学科本身的需要也是进行物理教学的需要。

通过实验可把想象和过程充分展现在学生面前，很好的引起学生的兴趣，给他们提供思考的基础和依据。

②利用某些观念和概念的矛盾进行启发。

概念即是事物的本质特征，内在联系，是科学可靠的。

而在生活实践中，人们也会形成一些观念，即观念是事物的表象特征，外部联系，是不一定可靠的，当用错误观念进行判断与应用概念进行判断发生的矛盾的时候，必然会引起深入的思考。

③由浅入深分步要求进行启发。

思维活跃是要有一个启发过程的，因此要一步步的启发才能逐步达到积极思维的程度。

④应用注意规律进行启发。

根据心理学的研究，注意有两种情况，一种是有意注意，一种是无意注意。

而无意注意是可以分为有益的和有害的。

思维是建立在有意注意的基础上的。

启发思维时应尽可能的将无意注意特别是有害的无意注意转化为有意注意。

（三）课堂提问分层
课堂提问的问题要精心设计，教师所提的问题要有启发性，要处于学生思维水平的“最近发展区域”，提出的问题要能激发学生的兴趣和好奇心，要在新旧知识的联系上进行铺垫。

提问要先易后难，让能力低的A 层学生先回答，一时回答不上来的要注意启发诱导。

所提的问题既不能让各层学生感到难度太大无从回答，也不能让他们感到不经思考随意可为。

由于学习的课题是一样的，必然有大家都要掌握的知识层，所以班内分层教学是全班教学和分层教学的有机结合。

课前复习，新课引入，基本概念都可以整体设疑，规律探索和理解分层设疑，规律应用分层设疑和整体设疑相结合。

分层设疑必须注意科学性、针对性、启发性、趣味性、差异性。

对低层次学生，提问的问题要基础，尽可能浅显，一点一点地启发，必须综合思考的问题，要多分几个问，作好铺垫，避免知识跨度过大。

对中层学生，要在课本基础上略有提高，提问后要经过思考即可以回答，通过比较就可以判断的问题。

对高层次学生，要在中层基础上深化、拓展，在了解基本知识的基础上设计一些较难或较深的问题。

（四）教学方法的分层
在进行概念、规律教学时，有的可先演示课本实验，得出规律，然后出思考题，对基础差的同学可互相讨论，老师进行个别指导和提示。

通过实验、讨论、思考，使
不同层次同学都可以达到基本目标，对思考题根据题目难度灵活安排相应层次学生练习。

（五）实验操作分层
精心设计实验，提高学生兴趣，即使是“差生”开始做物理实验时都有一种追求，希望自己实验成功。

教师在指导时，将不同层次的学生4人编在一个小组，要求人人动手，结束后，各小组进行实验考核，将考核中每个人的分数纳为组平均分，对提高要求的分数做附加分。

如伏安法测电阻实验，将该实验分成三个层次。

A、按实验报告要求，给电流表，电压表，电池组，滑动变阻开关和待测电阻导线的实验作为基本要求。

B、只给电压表，不给滑动变阻器，但给已知电阻的为提高要求。

C、思考在接线时内接法和外接法各自对实验结果有什么影响，在具体情况下用那种方法为好。

（六）作业分层
设计一题多解题，对基础较差的学生先掌握一种最基本的解法。

另外两种作逐步要求，对基础好的可一次掌握多种解法。

鼓励用多种解法，这样既保护了差生的学习积极性，又尝试成果的喜悦，又培养了优生的发散思维能力，即满足了不同层次学生的要求。

新课教学后，要指导不同层次的学生对各自不同的教学目标选做不同的练习。

课堂练习既有面向全体学生的又有提优补差性质的。

同一练习的内容，可分层要求，既有要求较高，难度较大的，也有适合中等生练习的巩固题，还有适合教低水平学生的放缓坡度题，让每位学生都有参与课堂练习的机会。

先将作业分必做题和选做题，再给学生布置难易不用的几类题。

有学生自己选做一类题或几类题。

作业设计和要求首先是“同”的原则，即对作业规范、格式严格统一要求，基本练习都要求做。

其次才是“异”的要求，A层是基本作业，即课堂全部习题和小部分章节复习参考题，B层是对知识应用有一定灵活性的习题。

C层为综合性较强的习题，对能力有较高的要求。

（七）评价分层
检测为两部分，一部分为基本要求题，学生全做。

另一部分为较高要求的习题，优生必做，中生选做。

对学生的学业成绩的评价，既要关注学生的学习效果，更要重视学生的学习过程。

要将定性评价与定量评价结合起来，尊重学生的个体差异和个性特点。

强调个性化评价，充分体现“以学生的发展为本的”的教育管理观。

对不同层次的学生采用不同的评价标准，对学困生尽量寻找其闪光点，及时肯定他们的点滴进步，调动他们学习的积极性；对中等生采用激励评价，既提高不足又指明努力的方向，促使他们积极向上；对优等生采用竞争性评价，坚持高标准，严要求，促使他们更严谨、谦虚，不断超越自己。

四、课例
说明：
A层是能掌握教材最基础的知识，具有初步技能，基本完成课堂教学的学习任务的学生。

B层是能较好地掌握基础知识和基本技能，能够独立思考，具有一定的分析问题和解决问题的能力的中等生。

C层是能进一步拓宽视野，发展思维，提高能力，创造性地完成学习任务的学生。

第十九章光的传播
第三节全反射
教学目标
一、知识目标
l．（A、B、C层次）知道什么是光疏介质，什么是光密介质。

2．（A、B、C层次）理解光的全反射。

3．（B、C层次）理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题。

4．（A、B、C层次）知道光导纤维及其应用。

二、能力目标
1．（B、C层次）会定性画出光从光疏介质进入光密介质或从光密介质进入光疏介质时的光路图。

2．（B、C层次）会判断是否发生全反射并画出相应的光路图。

3．（B、C层次）会用全反射解释相关的现象。

4．（C层次）会计算各种介质的临界角。

三、德育目标
1．体会本节实验中“让入射光正对半圆形玻璃砖中心从曲面入射”是在设计实验时设计者为突出主要矛盾而控制实验条件达到略去次要矛盾的高明做法。

2．通过对蜃景现象的学习，再次明确一切迷信或神话只不过是在人们未能明了科学真相时才托付于自然力的一种做法。

教学重点
全反射条件。

临界角概念及应用。

教学难点
临界角概念、临界条件时的光路图及解题。

教学方法
本节课主要采用实验观察、猜想、印证、归纳的方法得出全反射现象的发生条件、临界角概念等，对阅读材料“蜃景”，使其有更生动的感性认识。

教学用具
光学演示仪(由激光发生器、带量角器的竖直面板、半圆形玻璃砖等组合)
课时安排
1课时
教学过程
[说课]
全反射现象是本章的教学重点之一，也是教学的难点。

教学中应充分利用实验，让A、B、C层次学生获得深刻的感性经验。

在小结中利用实验过程以使学生进一步加深对全反射现象及条件的理解。

（B、C层次）临界角概念及计算是本节的一个重点，也是学生判断能否发生全反射现象及对相关问题进行求解时必须涉及的物理量。

（A、B、C层次）首先应使学生明确临界角是恰发生全反射时的入射角而不是折射角，其次要在设置的练习中帮助学生建立首先应画出临界状况光路图的习惯。

[引入新课]
让学生甲到黑板前完成图1及图2两幅光路图(完整光路图)
(学生甲画图时遗漏了反射光线)
[教师] （A层次）光在人射到空气和水的交界面处时，有没有全部进入水中继续传播呢?
[学生]有一部分被反射回去．(学生甲补画上反射光线)
[教师] 很好．甲同学正确地画出了光从空气进入水中时的折射角……
[学生齐答]小于入射角．
[教师] 光从水中进入空气时，折射角……
[学生齐答]大于入射角．
[教师] （A、B、C层次）对．那么如果两种介质是酒精和水呢?请乙同学到前面来完成光路图．学生乙顺利完成两图．
图3 图4
[新课教学]
(一)光密介质和光疏介质
1．给出光密介质和光疏介质概念．
2．让（A层次）学生指出图1中的光密介质和光疏介质，再指出图4中的光密介质和光疏介质．让（A、B、C层次）学生自己体会出一种介质是光密介质还是光疏介质其实是相对的．
3．(投影片出示填空题) （A、B、C层次）光从光疏介质进入光密介质，折射角——人射角；光从光密介质进入光疏介质，折射角——人射角．
(本题让学生共同回答)
(二)全反射
(设置悬念，诱发疑问)
[教师] （A、B、C层次）在图2和图3中，折射角都是大于入射角的，设想当入射角慢慢增大时，折射角会先增大到900，如果此时我们再增大入射角。

会怎么样呢? (这时可以让学生自发议论几分钟)
[学生甲] （A、B、C层次）对着图1说是折射到水中去吗?
[学生乙]应该没有了吧．
[学生丙]最好做实验看看．
[教师]好，那就让我们来做实验看看．
1．出示实验器材，介绍实验．
[教师]半圆形玻璃砖可以绕其中心0在竖直面内转动，如图5所示，入射光方向不变始终正对0点入射．
界面Ⅰ界面Ⅱ
图图7
2．（A、B、C层次）请学生画出图6中光线到达界面工时的反射和折射光路．学生
丙画出了图7中的光路图．
[教师点拨] （B、C层次）入射点A处曲面的法线是怎样的?想一想法线的性质是什么?
[学生]和界面垂直．
[教师] （B、C层次）如果界面是曲面呢?
应和该处曲面的切面垂直，再启发学生想想圆上每一点的切线和该点半径的关系。

学生
悟出A处的法线就是OA，进而画出正确的光路图如图8．
图9 3．让学生画出光线入射到界面Ⅱ时的反射光路和折射光路．
(C层次学生顺利完成图9)
4．观察实验
[教师] （A、B、C层次）现在我们来研究光入射到界面Ⅱ时所发生的反射和折射现象．
转动玻璃砖，让光线在界面Ⅱ处的入射角渐增．
[问] （A、B层次）你们看到了什么现象? ’
[学生甲]入射角增大，反射角和折射角都增大．
[学生乙]反射光越来越亮，折射光越来越暗．
继续转动玻璃砖，学生看到当折射角趋于900时，折射光线已经看不见了，只剩下反射光
线．继续转动玻璃砖，增大入射角，都只有反射光线．
(学生恍然大悟)
[教师] （A、B、C层次）什么结果?
[学生]折射角达到900时．折射光线没有了，只剩下反射光线．
[教师]这种现象就叫全反射．
(三)发生全反射的条件
1．临界角C
[要求学生根据看到的现象归纳]
(学生讨论思考)
[学生甲]入射角要大于某一个值．
[教师]对，我们把这“某一值”称为临界角，用字母C表示．
重复实验至折射角恰等于900时停止转动玻璃砖．
让前面的学生读出此时的入射角即临界角C约为420左右．
[教师]后面的学生看不见读数．那我现在告诉你们这种玻璃的折射率n=1．5，请你们算出这种玻璃的临界角．(学生觉得无从下手)
[教师启发] （A、B、C层次）想想当入射角等于临界角C 时，折射角多大?
学生领会，列出算式：sin C/sin900 = n
[教师] （A、B、C层次）这样对吗?错在哪儿?
[学生甲]光不是从空气进入玻璃．
[教师]对了．你们自己改正过来．
学生列出正确计算式：sin C/sin900 = 1/n => sin C = 1/n
代入n 算得结果与实验基本相符．
教师点明临界角的计算公式：sin C = 1/n
2．发生全反射的条件
[教师] （A、B、C层次）毫无疑问，入射角大于等于临界角是条件之一，还有其他条件吗?
[学生乙]光从玻璃进入空气．
[教师]可以概括为……
[学生]光从光密介质进入光疏介质。

[教师]很好．记住，是两个条件，缺一不可．
[投影幻灯片]如图10为两面平行的玻璃砖，一束光从AAˊ入射．当逐渐增大其入射角0 时，有没有可能在BB’面上发生全反射?(部分学
生马上说，可能)
图10
[教师] （A层次）根据?
[学生]是从光密介质到光疏介质．
[教师] （A层次）仅此就够了吗?
[学生]入射角大于临界角．
[教师] （B、C层次）本题中入射角一定能大于临界角吗?
[学生]可能吧！
[教师]再想想，入射到BB’处的光线是第一个界面处折射过来的光。

不是光源直接发出的．
(学生思考，议论)
[学生甲]不可能发生全反射．因为AA’∥BB’，所以图中I =r，由sin r=sinθ/n，θ<90。

，所以 sin r<1/n即sin i< 1/n，即I <C，所以不能发生全反射．
[教师]好极了!注意要同时满足两个条件．
用实验演示上题给学生看一遍。

验证刚才的分析．
(四)全反射的应用——光导纤维
1．学生阅读课本有关内容．
2．教师补充介绍有关光纤通信的现状和前景(附
后)．
3．演示课本光纤实验。

不过改用前面实验中的激光束
来做，效果很好。

图11
4．（A、B、C层次）辅助练习[投影片] 如图11表示光在光导纤维中的传播情况，纤维为圆柱形，由内芯和涂层两部分构成．内芯为玻璃，折射率为n0；涂层为塑料，折射率为n1，且n1< n0．光从空气射人纤维与轴线成θ角．光线在内芯侧壁上发生多次全反射后至纤维的另一端射出．若内芯的折射率n =1．5，涂层的折射率n1 =1．2，求入射角θ最大不超过多少度光线才能在内芯壁上发生全反射?
参考答案：64．16。

(五)自然界中的全反射现象
1．水或玻璃中的气泡看起来特别的明亮，图解如图12．
2．大气中的光现象
(1)海市蜃楼
(2)沙漠蜃景
(学生阅读课本上的相关内容) 图12
(六)延伸拓展
1．（B、C层次）在全反射现象演示实验中，入射光为什么要正对。

点入射?若不这样会怎样?
(先让学生自己猜想、议论)
[演示]学生将看到图13所示的情况(图中未画完所有的光路)．
[教师] （B、C层次）看到，这样我们将眼花缭乱看得头
晕．
体会到设计者构思的巧妙了吗?这种做法就叫控制实验条件，
是
为了突出所要研究的问题．这是实验研究中常用的一种方
法．
图13
想想你们以前做的实验中有哪些是控制实验条件的?
[学生]验证牛顿第二定律实验让木板倾斜以平衡摩擦力．
[学生]验证a—F 关系时让m 不变．
[教师]你们体会得很好．希望你们能学以致用．
图14
2．（C层次[投影]在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮杯侧，从水面上观察水中的试管．在试管内装上水，再观察记录你看到的现象，并作出解释(图14)． (学生课后到实验室做)
[小结]
本节课我们学习的知识主要有：
1．光密介质和光疏介质
2．光的全反射
（1）被反射回原来的介质，另一部分光进入第Ⅱ种介质并改变了传播方向。

（2）当光由光密介质射向光疏介质时，当入射角等于或大于临界角时。

光全部被反射回原介质中去，称作全反射现象．
（3）当折射角增大到900时的入射角称为临界角C(参考图15)．
3．光导纤维的原理及它广阔的应用前景．
4．自然界中的全反射现象
水中的气泡，阳光照射下的露珠特别明亮．炎热夏天的马路
有时看上去特别明亮等．
[布置作业] （A、B、C层次）课本P18练习四(3)(4)(5)．
板书设计
[本节优化
训练设计]
1．（B、C
层次）如图16，
ABC是一个透明容器，内装液体．当光线垂直射向AC面时，光在AB面上刚好发生全反射．这种液体的I临界角是——，折射率是——．
图16 图17
2．（C层次）图17是光在A、B、C三种介质中传播时发生反射和折射的情况．光在
这三种介质中的速度分别是V
A 、V
B
、V
C
，下列选项中正确的
是……………………………………( )
A．V
A >V
B
>V
C
B．V
A<
<V
B
<V
C
C．V
A >V
B
>V
C
D．V
A
>V
B
>V
C
3．（C层次）在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面．若透光圆面的半径匀速增大，则光源…………………………………………( )
A．加速上升 B．加速下沉
C．匀速上升 D．匀速下沉
4．（B、C层次）在厚度为d、折射率为n的大玻璃板的下表面，如图18紧贴着一个半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块纸片．求所贴纸片的最小面积．
图18 图19
5．（C层次）图19是一主截面为直角三角形(∠A =600)的透明体。

它由折射率n =√2 的材料制成．光线a垂直AC射人．画出它的全部光路，标出必要的角度．(不含可逆光路)
6．（A、B、C层次）(2002年天津高考)一束光线从折射率为1．5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为450．下面四个光路图20中，正确的是………………………………………( )
图20
7．（C层次）一段光导纤维置于空气中，为了使光导纤维一端射入的光线能够不从侧壁射出而全部从另一端射出，则此光导纤维的折射率至少应为多少？。